Begriffe rund um die vernetzte Produktion

Was ist was bei Industrie 4.0?

Jürgen Mauerer ist Journalist und betreibt ein Redaktionsbüro in München.

Human Machine Interface (HMI)

Die Schnittstelle zwischen Mensch und Technik (Human Machine Interface HMI) zum Steuern und Überwachen von industriellen Prozessen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Sie bestimmt die Art und Weise, wie Mensch und Maschine miteinander kommunizieren und der Benutzer ein System bedient. Die Eingaben erfolgen meist manuell über Maus und Tastatur, über Touchscreens oder Sprache. Die Interaktion zwischen Mensch und Maschine soll sich möglichst intuitiv, natürlich und benutzerfreundlich gestalten. Künftig werden Anwendungen dank 3D-Tiefenkameras auch mit Gesten oder dem Kopf gesteuert.

Manufacturing Execution System (MES)

Das Manufacturing Execution System (MES) oder Produktionsleitsystem ist direkt an die verteilten Systeme der Prozessautomatisierung angebunden und lenkt, steuert oder kontrolliert die Produktion in Echtzeit. Es erfasst Informationen wie Betriebsdaten, Maschinendaten, Personaldaten und alle anderen Prozesse, die sich zeitnah auf den Fertigungsprozess auswirken.

Das MES bildet die detaillierten Abläufe der Produktion ab. Dazu gehören beispielsweise der Fertigungsablaufplan für jedes Produkt, die Ressourcenplanung und eine Übersicht über die aktuelle Belegung der Ressourcen während der Fertigung. Zudem erfassen die Systeme Produktions- und Produktdaten zur statistischen Auswertung, bieten Schnittstellen zur Materialwirtschaft oder enthalten Reporting-Funktionen für die kaufmännische Abwicklung von Aufträgen. Daher sind sie auch eng mit dem ERP-System verknüpft.

OPC UA

Industrie 4.0 kann nur funktionieren, wenn die vernetzten Geräte, Anlagen oder Sensoren nahtlos und effektiv zusammenarbeiten. Grundlage dafür bildet ein standardisiertes Kommunikationsformat wie OPC UA (Open Protocol for Communication Unified Architecture). Es soll eine einheitliche Kommunikation vom Sensor über Gateways bis hin zu den verarbeitenden IT-Systemen im Backend beziehungsweise in der Cloud ermöglichen. Angesichts der wachsenden Zahl von Anbietern, die sich der OPC Foundation bereits angeschloßen haben, spricht einiges dafür, dass sich OPC als Kommunikationsstandard in der Produktion durchsetzt. Resultat wäre in der Fertigung eine ähnliche Entwicklung wie damals die Einführung von IP in der Computerwelt. Dann werden auch die verschiedenen Bus-Systeme an Bedeutung verlieren, die derzeit noch das Bild in den Fabrikhallen prägen.

Ein Verfechter von OPC UA ist unter anderem Microsoft. Das Unternehmen unterstützt das Protokoll in seiner Azure-Cloud. Dadurch lassen sich Industriemaschinen über die Cloud verbinden, über eine verschlüsselte Verbindung zentral steuern und an ERP- und CRM-Systeme anbinden. Daneben zählen auch so große Hersteller wie ABB, Bosch Rexroth, Emerson, Honeywell, Mitsubishi, Rockwell, Samsung oder Siemens zu Mitgliedern der OPC Foundation

Orchestrierung von Services

Orchestrierung beschreibt die Kombination und Vernetzung von einzelnen unternehmensinternen oder externen Software-Services zu einem Geschäftsprozess oder auch Produktionsprozess. Jeder Dienst realisiert dabei nur eine bestimmte Aktivität innerhalb des Prozesses. Da Geschäftsprozesse im Rahmen von Industrie 4.0 oft ad hoc entstehen, wird über die Kontrolle der Prozessflüsse dynamisch entschieden.

Plug & Work

Plug & Work heißt, dass sich die einzelnen Komponenten oder Stationen von modularen Produktionslinien mit relativ geringem Aufwand tauschen oder unterschiedlich anordnen lassen. Voraussetzung dafür ist die Interoperabilität zwischen den einzelnen Modulen. Ähnliche Begriffe sind Plug & Play (Anlage kann direkt in Betrieb genommen werden) und Plug & Produce (Module lassen sich im laufenden Betrieb austauschen, um die Produktion nicht oder nur minimal zu stören).